Os impactos biofísicos da ecologização da terra podem mitigar substancialmente o aquecimento regional da temperatura da superfície terrestre

Nature Communications volume 14, número do artigo: 121 (2023) Citar este artigo

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A mudança na vegetação pode alterar o equilíbrio energético da superfície e subsequentemente afetar o clima local. Este impacto biofísico tem sido bem estudado para casos de florestação, mas o sinal e a magnitude da persistente ecologização da terra permanecem controversos. Com base em observações de sensoriamento remoto de longo prazo, quantificamos o impacto unidirecional do esverdeamento da vegetação na temperatura radiométrica da superfície entre 2001–2018. Aqui, mostramos uma resposta global de temperatura negativa com grande variabilidade espacial e sazonal. A cobertura de neve, o verde da vegetação e a radiação de ondas curtas são os principais fatores determinantes da sensibilidade à temperatura, regulando o domínio relativo dos processos radiativos e não radiativos. Combinado com a tendência de ecologização observada, encontramos um arrefecimento global de -0,018 K/década, o que abranda 4,6 ± 3,2% do aquecimento global. Regionalmente, este efeito de arrefecimento pode compensar 39,4 ± 13,9% e 19,0 ± 8,2% do aquecimento correspondente na Índia e na China. Estes resultados destacam a necessidade de considerar este efeito climático biofísico relacionado com a vegetação ao informar as estratégias locais de adaptação climática.

De acordo com observações de satélite, a Terra tem registado uma vegetação verde generalizada desde a década de 1980, principalmente devido às alterações climáticas em grande escala e aos efeitos da fertilização com CO21,2. Tal ecologização poderia mitigar o aquecimento global ao desencadear feedback bioquímico negativo ao sistema climático, que se refere ao aumento da remoção de CO2 da atmosfera através do processo de fotossíntese da vegetação3,4,5. Enquanto isso, o esverdeamento da terra também poderia modificar as propriedades biofísicas da superfície, incluindo a diminuição do albedo (aumentando a absorção de radiação de ondas curtas, conhecido como processo radiativo) e a diminuição da resistência aerodinâmica ou superficial (aumentando a eficiência da evaporação da água ou da convecção de calor entre os superfície terrestre e atmosfera, conhecido como processo não radiativo), afetando assim a temperatura local6,7,8. Esses feedbacks biofísicos poderiam intensificar, compensar ou mesmo reverter a força bioquímica contra o aquecimento global e, portanto, têm chamado muita atenção nos últimos anos9,10,11.

Numerosos esforços têm sido dedicados à quantificação do efeito biofísico climático da conversão do tipo de vegetação, uma situação comum nas mudanças no uso/cobertura da terra (LULCC), como o desmatamento/florestamento (florestas para outros tipos de vegetação), incêndios florestais (florestas para terras áridas) e recuperação (de outra vegetação para terras agrícolas)12,13,14,15,16,17. No entanto, estes casos extremos de mudança do tipo de vegetação ocorrem apenas em regiões específicas. A análise do efeito da temperatura da ecologização persistente e generalizada da terra pode ser mais construtiva para conceber melhores estratégias de mitigação climática ou políticas de adaptação em diferentes escalas.

As observações de detecção remota e os modelos do sistema terrestre (ESM) fornecem ferramentas para explorar o impacto climático da ecologização generalizada2. Devido à incerteza dos processos físicos subjacentes, esquemas de parametrização e dados de condução de entrada, os modelos apresentam deficiências na reprodução do processo de partição de energia das superfícies de vegetação, resultando assim em resultados tendenciosos . Enquanto isso, é difícil desembaraçar o sinal unidirecional de esverdeamento da vegetação que afeta o clima local do índice de vegetação satélite co-evoluído e das observações de temperatura20,21. Assim, estudos anteriores permanecem debatidos em termos do sinal e magnitude das respostas da temperatura ao esverdeamento da terra20,22.

Este estudo visa fornecer restrições observacionais sólidas sobre os impactos biofísicos da ecologização na temperatura local. Para este fim, avaliamos a resposta potencial da temperatura à variação do verde em todo o mundo de 2001 a 2018 usando a temperatura da superfície terrestre (LST) derivada de satélite e o índice de área foliar (IAF) como variáveis ​​de diagnóstico. Devido ao complicado efeito bidirecional entre o crescimento da vegetação e a variação da temperatura, é realizada uma estratégia de janela móvel espacial inspirada na abordagem “espaço por tempo” para excluir o impacto dos sinais climáticos de longo prazo no crescimento da vegetação e adquirir a sensibilidade do LST para LAI23,24. Em seguida, a sensibilidade derivada do LST é discutida para diferentes condições climáticas e tipos de vegetação em escalas anuais e sazonais. Além disso, decompomos esta sensibilidade em contribuições de feedbacks climáticos não radiativos, radiativos e indiretos para analisar melhor os fatores determinantes6. Finalmente, os dados do IAF observados durante o período de estudo são combinados com mapas de sensibilidade do LST para explorar o efeito climático relacionado com a ecologização. Este sinal estimado é posteriormente comparado com a variação histórica de temperatura observada para avaliar os potenciais benefícios climáticos da ecologização às escalas global e regional.